叶绿体与光合作用

第八章叶绿体与光合作用8.1叶绿体结构组成8.1.1叶绿体的形态、数量、分布8.1.2叶绿体结构与组成8.1.3叶绿体蛋白定位8.2光合作用8.2.1光反应阶段8.2.2暗反应阶段8.2.3光呼吸与C4、CAM途径8.3叶绿体发生与遗传8.3.1叶绿体形成8.3.2叶绿体的自主性8.3.3叶绿体起源8.1叶绿体结构组成8.1.1叶绿体的形态、数量、分布叶绿体的形态大小、数量、分布受遗传因素及环境因素的影响。

不同植物、不同组织处细胞内的叶绿体性状变化较大，而且在光能的变化下改变位置与排列。

8.1.2叶绿体结构与组成三膜三空间（1）外膜：通透性大，氧气、二氧化碳、水自由通过，有孔蛋白。

（2）膜间间隙：由于外膜的高通透性，成分与胞质溶胶相似。

（3）内膜：通透性小，蛋白质含量高，有丰富的转运蛋白，如磷酸交换载体、二羧酸交换载体，其物质转运全部依靠浓度梯度驱动。

（4）叶绿体基质：二氧化碳固定所需酶类，叶绿体DNA，RNA，核糖体等，最多的是淀粉颗粒，还有含脂的沉积物质体球，由类囊体膜破类形成。

（5）类囊体膜：光反应阶段电子传递的蛋白复合体，以及CF1颗粒等。

不饱和脂肪酸含量高，膜具有较大流动性。

（6）类囊体基质。

8.1.3叶绿体蛋白定位（1）叶绿体基质蛋白的定位类似于线粒体，需要叶绿体基质蛋白的N端导向序列。

（2）类囊体蛋白定位需要叶绿体基质蛋白导向序列及类囊体膜或类囊体基质导向序列。

质体蓝素保持非折叠状态，直至进入类囊体基质。

金属结合蛋白以折叠状态进入类囊体基质。

8.2光合作用8.2.1光反应阶段分为光能吸收、电子传递、光合磷酸化三个阶段（1）光能吸收天线色素蛋白复合体。

规则为共振转移学说、能量递减，将光能传递到光反应中心。

其中天线色素之间的距离在能量传递过程中起关键作用，由蛋白质构建。

光系统中的捕光复合体。

光系统分为PSII与PSI两个，均由捕光复合体及光反应中心复合体组成。

分别为LHCII与LHCI，负责将光能传递给光反应中心复合体。

光合作用的机理
光合作用是植物及某些微生物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的生物化学过程。

下面是光合作用的基本机理：
1.光能吸收：光合作用发生在植物细胞的叶绿体中。

叶绿体内含有一种绿色的色素分子叫叶绿素，它能够吸收光能。

光能主要被吸收在叶绿素分子中的一个特殊结构叫反应中心。

2.光合色素捕获光能：当叶绿素分子吸收到光能后，光能将能量传递给反应中心的电子。

这个过程被称为光合色素的激发，激发后的电子具有高能量。

3.光化学反应：激发的电子随后经过一系列复杂的光化学反应，其中一个关键步骤是光合作用的两个主要阶段：光能转化和化学能转化。

4.光能转化：在光能转化阶段，激发的电子通过一系列电子传递过程在叶绿体内移动，形成光合电子传递链。

这个链上的蛋白质复合物将电子从一个分子传递到另一个分子，释放出能量。

这个过程中，能量逐渐被升级，保存为能高且稳定的分子中，如ATP（三磷酸腺苷）。

5.化学能转化：在化学能转化阶段，由光能转化产生的高能电子和ATP提供能量，将二氧化碳（CO2）和水（H2O）通过一系列酶催化的反应转化为葡萄糖和其他有机物。

这个阶段被称为碳固定，其主要反应是卡尔文循环。

光合作用的机理是通过吸收和利用光能，将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。

这个过程依靠叶绿体中的叶绿素和其他辅助色素分子，通过光能转化和化学能转化两个阶段的反应来实现。

光合作用是地球上生命能量流动的关键过程，为维持生态平衡和氧气的供应发挥着重要作用。

生物：光合作用的叶绿体结构光合作用是生物界中一个极为重要的生物化学过程，它为生物提供了能量和有机物质。

而这一过程的关键场所就是叶绿体。

本文将详细介绍光合作用的主要场所——叶绿体的结构组成及其功能。

叶绿体的结构叶绿体的外膜是一层平滑的生物膜，其主要作用是保护内部结构，同时控制物质的进出。

外膜上存在多种通道和载体蛋白，负责物质的运输和交换。

叶绿体内的膜较外膜更为复杂，其上有许多褶皱，称为嵴。

这些嵴大大增加了叶绿体内的膜面积，为酶和光合色素提供了更多的附着点。

内膜的主要功能是分隔叶绿体的内部环境，使其与细胞质基质有所不同。

类囊体薄膜类囊体薄膜是叶绿体内最重要的结构之一，其上含有大量的光合色素，包括叶绿素和类胡萝卜素等。

类囊体薄膜分为两种类型：基粒和基质片层。

基粒是类囊体薄膜上的一种特殊结构，其上含有大量的光合色素，是光反应的场所。

而基质片层则主要负责将光反应和暗反应联系起来，传递光能和化学能。

叶绿体基质叶绿体基质是类囊体薄膜之间的空间，其内含有大量的酶和核糖体，是暗反应的场所。

叶绿体基质中含有两种类型的酶：光依赖酶和光独立酶。

光依赖酶在光反应中发挥作用，将光能转化为化学能。

而光独立酶则在暗反应中，利用光反应产生的ATP和NADPH，将二氧化碳还原为有机物质。

叶绿体的功能光合作用叶绿体是光合作用的主要场所，通过光合作用，叶绿体将光能转化为化学能，将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。

这一过程分为两个阶段：光反应和暗反应。

1.光反应：在光反应中，叶绿体内的类囊体薄膜上的光合色素吸收光能，将水分子分解为氢离子、电子和氧气。

同时，光能还将ADP和无机磷酸盐转化为ATP。

2.暗反应：在暗反应中，叶绿体基质中的酶利用光反应产生的ATP和NADPH，将二氧化碳还原为有机物质。

这一过程也称为Calvin循环。

细胞代谢调控叶绿体不仅是光合作用的场所，还参与细胞内的其他代谢过程。

例如，叶绿体可以通过调节基因表达来适应不同的光照条件，以保证光合作用的效率。

1. 叶绿体(c hl or o pl a s t)是植物细胞所特有的能量转换细胞器,其功能是迚行光合作用,即利用光能同化二氧化碳和水,生成糖,同时产生分子氧。

叶绿体除了双层膜结构外,还有类囊体, 它是叶绿体内的膜结构,是叶绿体迚行光呼吸的光反应场所。

在类囊体的膜上有电子传递链的成分。

叶绿体为球形、椭圆形或卵圆形，为双凹面。

有些叶绿体呈棒状，中央区较细小而两端膨大，充满叶绿素和淀粉粒。

叶绿体的大小变化很大, 高等植物叶绿体通常宽为2～5μm,长5～10μm。

不同植物中叶绿体的数目相对稳定, 大多数高等植物的叶肉细胞含有几十到几百个叶绿体, 可占细胞质体积的40%。

叶绿体在细胞质中的分布有时是很均匀的，但有时也常集聚在核的附近，或者靠近细胞壁。

叶绿体在细胞内的分布和排列因光能量的不同而有变化。

叶绿体可随植物细胞的胞质环流而改变位置和形状。

2. 前质体(pr op l a st i d)前质体是质体的前身, 仅由内膜和外膜构成,膜内是少量的基质和DN A,但是没有L HC蛋白、叶绿素和电子传递系统。

植物中的前质体随着在収育过程中所处的位置以及接受光的多少程度，分化成功能各异的质体,如叶绿体、白色体、淀粉质体、有色体等。

3. 质体(pl a st i d)质体是植物细胞中由双层膜包裹的一类细胞器的总称, 这类细胞器都是由共同的前体:前质体分化収育而来, 包括:叶绿体、白色体、淀粉质体、有色体、蛋白质体、油质体等。

有些质体具有一定的自主性, 含有DN A、RNA、核糖体等。

4. 白色体(e ti o pl a st)质体的一种，不含色素,多存在于植物的分生组织和储藏组织中,具有制造和储藏淀粉、蛋白质和油脂的功能。

这类质体是由于前质体在収育分化过程中一直处于黑暗中，収育的顺序収生了改变，使内部的膜结构形成了片层体。

如果将収育成熟的具有叶绿体的绿色植物置于黑暗中，这种植物的叶绿体也会转变成白色体，原因是叶绿体的类囊体的膜会破裂幵互相融合形成典型的片层体结构，叶绿体就变成了白色体。